本プロトコルは、成マウス雌マウス尿道の上皮内膜を単離し、フローサイトメトリー、免疫染色、オルガノイド培養などの下流解析のための最適化方法を提示します。これらの手法により、フローサイトメトリー解析、全額イメージング、効率的なオルガノイド形成により、濃縮され生存可能な尿道上皮細胞が得られました。
方法論記事
本プロトコルは、成マウス雌マウス尿道の上皮内膜を単離し、フローサイトメトリー、免疫染色、オルガノイド培養などの下流解析のための最適化方法を提示します。これらの手法により、フローサイトメトリー解析、全額イメージング、効率的なオルガノイド形成により、濃縮され生存可能な尿道上皮細胞が得られました。
尿道は上皮細胞で覆われており、尿が体から流出する導管として機能します。尿道の上皮内膜は、抗菌および免疫防御の役割を示す遺伝子シグネチャーを持つ異なる細胞タイプで構成されています。尿道上皮層に埋め込まれた常住マクロファージは、免疫監視や抗原提示に関与するとされる転写的に異なるサブタイプを表します。尿路病原体は尿道を上って膀胱に到達します。尿道上皮の粘膜および関連する免疫細胞の研究により、下部尿路における宿主の防御機構が明らかになります。このプロトコルの中心的な目標は、メスのマウス尿道を解剖し、上皮内膜を分離して下流解析を行う最適化方法を提供することです。このプロトコルは、優しい酵素的および機械的分離によってメスのマウス尿道から上皮組織を分離する最適化された方法を記述しています。上皮分離後、孤立尿道上皮および関連する免疫細胞を穏やかに酵素的に消化し、高生存率の単一細胞懸濁を得る方法を記述します。また、このプロトコルは、単離マウスの尿道上皮細胞および上皮関連免疫細胞のフローサイトメトリー解析方法についても詳述しています。さらに、単離された上皮細胞から層別化された3D尿道上皮オルガノイドを生成する方法もここで示しています。また、尿道上皮シートの全額免疫染色の最適化方法も詳細に示しており、マウス尿道上皮および関連する免疫細胞の形態や分子構造を観察するために用いられます。全体として、ここで述べたマウス尿道上皮細胞の単離および単細胞消化法は、免疫染色、フローサイトメトリー、オルガノイド生成、単細胞RNAシーケンスなどの下流解析を可能にします。
マウス下部尿路(LUT)は、膀胱と尿道の2つの部分から成り立っています。胚期には、LUTの構造が尾後腸に位置する一時的な内胚葉由来の構造である総肛門(cloaca)から発達します。肛門肛の腹側部分である尿生殖洞は、膀胱の前方を、尿道を後方に形成します。膀胱の内膜はよく研究されています。尿素素はウロプラキンタンパク質2,3,4からなる頂端結晶プラークを通じて尿成分に対して厳重なバリアを形成します。膀胱の内膜は移行上皮ですが、尿道は膀胱の首から遠位尿道口までの上皮構造に違いを示します。さらに、尿道は上皮構造や細胞構造において性的二形性を示します。オスのマウス尿道は、膀胱頸部の遷移上皮からなり、その後に柱状および層状上皮が続きます。メスのマウス尿道は膀胱首の移行上皮と、遠位端に向かう分泌腺に終わる小さな管が点在する多層の非扁平上皮で覆われています。
女性は主に腸から尿道を経て膀胱に感染する尿路感染症(UTI)にかかりやすいです。尿道はLUT内で最初に上昇する尿路病原体に接触する表面です。尿道上皮細胞の機能、特に能動的な免疫学的障壁としての役割については、十分に研究されていません。同じグループの最近の研究では、成虫メスの尿道5の単一細胞分解能空間マップが提供されました。基底、中間、頂端細胞からなる三重層の尿道内壁が確認されました。上皮内膜には希少な神経内分泌細胞が散在しています5,7。尿道の中央付近で、小さな管が主幹から分岐し、泌尿腺の群れを形成し、尿道の間質区画に埋め込まれています。トランスクリプトミクスデータにより、尿道の上皮細胞は宿主防御を形成する免疫調節および抗菌遺伝子を発現していることが明らかになりました5。尿道上皮細胞の防御能力や免疫調節機能に関連する特性や特性を研究することで、尿路感染症と戦うための新しい戦略が生まれる可能性があります。
マウスを用いて尿道上皮を研究することで、時間的な研究や性的二形性の調査が可能になります。膀胱と尿道の細胞構造が人間と似ていることから、マウスは下部尿路1,8,9の胚発生の研究に広く用いられています。マウスは尿道内滴モデルでも用いられ、尿路病原体による尿路感染症の研究に用いられています 10,11,12。 下部尿路組織は、がんやその他の疾患のために切除手術を受けない限り、患者でアクセスが困難です。一貫した健康なヒト組織の供給源へのアクセスは困難であり、マウスは組織の恒常性、修復、炎症性損傷への反応研究のための下部尿路組織の研究に有用なモデルを提供します。メスのマウスと人間の尿道内膜は、膀胱頸部の遷移上皮と、遠位端に向かう非扁平上皮・非角質化の層状上皮で構成されています。扁平上皮はヒト女性尿道の遠位端に観察されますが、5歳から13歳の年齢でヒト女性尿道内膜に変動が見られます。ヒトとマウスの尿道のトランスクリプトームレベルでの尿道内膜の比較はまだ行われていませんが、マウスは上皮のパターン形成、上皮-免疫相互作用、尿道感染への応答を捉える有用なモデルです。
本研究では、全長の成体メスマウス尿道の解離方法、尿道上皮の分離、そして単細胞懸浮液の準備のための穏やかな酵素的消化方法を説明しています。これはメスのマウス尿道上皮組織の分離と消化に関する初の詳細なプロトコルです。最適化されたプロトコルにより、上皮細胞の濃縮集団が得られ、さまざまな下流解析に利用可能です。研究で示されたように、著者らは尿道上皮細胞分離株の単一細胞懸濁液に対してフローサイトメトリーを実施しており、主に上皮性の生存可能な単一細胞の存在を示しています。さらに、これらの上皮細胞は3次元培養中に、層状マウス尿道内膜に似たオルガノイドを生成することができます。著者らはまた、尿道上皮シートの全マウント染色を実証し、上皮関連免疫細胞、特にマクロファージと尿道上皮細胞の関連を研究しています。本論文で述べた方法は、尿道内膜とその免疫防御における役割の研究に役立ちます。
マウスに関するすべての研究は、BRIC幹細胞科学・再生医学研究所(バンガロール)の機関動物倫理委員会(INS-IAE 2022/01(R 1 M2))および機関的バイオセーフティ委員会(inStem/G-141(3)-22/DBJ)の承認を得て実施されました。本研究には、国立生物科学センター(NCBS)、バンガロール生命科学クラスター(BLiSC)動物ケア資源センター(ACRC)に所属する6〜12週齢の雌のCD-1またはC57BL6/Jマウスが使用されました。マウスは、12時間の明暗サイクルの下、特定の病原体のない環境に飼育され、自由に餌と水を得ました。
使用されるすべての材料は 材料表に記載されています。
1. 成虫メスの尿道の解離および採取
2. 尿道上皮組織の単離
注:尿道から上皮シートを分離するプロトコルは、子宮内膜上皮14を分離するためのプロトコルから修正・最適化されました。 図2 は、周囲の間質区画から尿道上皮層を分離する手順を示しています(図2A)。
3. 消化から単細胞懸濁への移行
4. 尿道上皮単細胞分離株のフローサイトメトリー解析
5. 尿道上皮オルガノイドの培養
注意:マウスの尿道上皮オルガノイドについては、プロトコル3節「消化から単細胞懸濁への移行」ステップ3.1から3.11に従ってください。単一セル懸濁液を得るために。
6. 尿道オルガノイド組織学および免疫染色
注意:キシレンは非常に可燃性の溶媒です。化学物質を処理する際には適切なPPEを着用してください。使用済みのキシレンを有機溶媒廃棄物として回収します。承認された有害化学廃棄物プログラムを通じて処分してください。ホルマリンは有毒で、皮膚、目、呼吸器の刺激を引き起こします。皮膚への接触や吸入は避けてください。化学物質を処理する際には適切なPPEを着用してください。機関の有害化学廃棄物処理システムを通じて処分してください。パラフィンブロックに尿道オルガノイドを埋め込むプロトコルは、子宮内膜オルガノイド埋め込みプロトコルから修正・最適化されました。
7. 分離尿道上皮シートの全量免疫染色
注:全額免疫染色については、プロトコル第2節「尿道上皮組織の分離」ステップ2.1から2.12に従ってください。尿道上皮シートを入手するために。
成虫メスの尿道の解剖と採取
本研究の前半では、メスのマウス尿道の解離に関する詳細なプロトコルを提供しています。腹側膣壁に付着し、恥骨結合の下に位置していることから、ここで提供された方法は全長女性尿道のきれいな解離を可能にします(図1)。
尿道上皮組織の単離および単細胞分離株のフローサイトメトリー解析
トリプシンの消化により、尿道の上皮内膜が周囲の間質から容易に分離されます。分離後、間質組織よりも透明度の高い上皮シートが観察されます(図2)。分離された上皮層は酵素分解時に単細胞懸濁液を生み出しました。尿道上皮から分離された単一細胞は、ヘモサイトメーターによるトリパンブルー排除(図2L)および生存性染料を用いた流動サイトメトリーによる一貫して高い生存率(>80%)を示します(図3、補足ファイル1)。
著者らは尿道上皮の単一細胞懸濁による上皮細胞濃縮を評価するためにフローサイトメトリーを実施しました。細胞の生存可能性を調べるために、細胞懸濁液はアミン反応性ゴースト染料V450という生死マーカーで染色されました。著者らは、生死マーカーで細胞生存率が>80%と一貫して観察されました。ライブ/デッドマーカーにより、流量解析時にデブリやデッドセルのゲートを排除することが可能になりました。彼らは、上皮細胞マーカー(CD326/EPCAM)、マクロファージマーカー(F4/80)、免疫細胞マーカー(CD45)でサンプルを染色し、この方法で分離された細胞の組成を記録しました。フローサイトメトリーの結果、著者らはメスのマウス尿道上皮から濃縮された上皮細胞群を単離したことが示されました。独立した実験の両方で、グループは生細胞にゲーティングした後、EPCAM陽性上皮細胞の80〜90%を達成しました。著者らはまた、上皮製剤中のCD45+免疫細胞の~1.30%を観察しました。上皮内膜に関連するマクロファージは、上皮区画からの生細胞の約1.18%を占めていました。上皮シートからの単細胞懸濁液のフローサイトメトリー解析では、間質汚染は最小限(5–6%)であり、これは主に血管内皮に起因するとされる前の研究で示されています5。 補足ファイル1 は、上皮および間質区画からの単細胞調製物のフローサイトメトリー結果を示しています。上皮区画から分離された上皮細胞の80〜90%の濃縮と比較して、間質区画では尿道腔から周囲の間質に伸びる短管および腺上皮からなる上皮細胞の40〜50%も含まれていました(図3、補足ファイル1)。
尿道上皮オルガノイドの培養、組織学、免疫染色
著者らはまた、尿道から単離された単一の上皮細胞が生存可能であり、3次元マトリックス内でオルガノイドを形成できることを示し、培養中6日目までの単一尿道上皮細胞からのオルガノイド成長も観察されました(図4B–G)。彼らはヘマトキシリン・エオシン染色(H&E)を行い、オルガノイドの組織学を観察しました(図4H–J)。著者らは尿道上皮オルガノイドの2つの異なる形態を観察しました。1つは大きく中空、もう1つは小さくて固体です。いずれの場合も、オルガノイドは層別化され、女性尿道の上皮内膜で発現したマーカーが再現され、基底層を示すKRT5およびP63、基底層/中間細胞層を示すKRT4およびKRT13が含まれます(図4K–N、 補足図1)。近位尿道と遠位尿道間のオルガノイド形成能力の違いが調査されました。近位尿道から生成されたオルガノイドは中空オルガノイドの割合が高く、遠位尿道から生じたオルガノイドは固体球状の球体を形成しました(図4O–P)。さらに、尿道の近位部と遠位部から分離された上皮細胞におけるオルガノイド形成効率の違いも観察されました。遠位尿道上皮は、近位尿道上皮よりも高い効率でオルガノイドを形成し、初期種子密度(5000細胞/滴)で達成されました(図4Q–S)。
分離尿道上皮シートの全マウント免疫染色
研究者たちはまた、メスのマウス尿道上皮シートの全額染色の最適化方法も提示しています。ここでは、上皮シートに2つのマーカーで染色しました:マクロファージ用のF4/80と、上皮細胞間接合部を示すE-カデリン/CDH1のマークです(図5)。組織は、Apotome 3光学断片を用いたZeiss Axio Observer 7顕微鏡を用いて画像化されました。上皮シートはCDH1抗体による強い標識を示します。F4/80抗体で標識された尿道上皮の全マウント製剤では、マクロファージが上皮内膜に樹状突起のアーバーを形成していることが示されました。マクロファージは尿道の上皮細胞間で樹状突起を送る様子が観察されました。全体として、ここで述べたプロトコルがメスのマウス尿道の上皮内膜の研究に有用であることが示されました。

図1:女性尿道採取のためのマウス解剖。 (A)ネズミを仰向けにし、腹部に70%のEtOHを噴霧します。(B–C)腹部を皮膚を持ち上げて垂直に切開します。(D) 脂肪と結合組織をトリミングし、(黒い矢印の)恥骨結合でつながる蝶状の恥骨を露出させる。(E) 恥骨結合を切断する。(F)恥骨を除去すると、尿道が膀胱から下へ流れている(黒い点線で囲まれています)。(G)鉗子でそっと膀胱を引き上げます。尿道は細い赤い管としてはっきりと見えます。(ハイ・アイ)膀胱を体腔から引き上げます。膀胱に張力をかけて尿道と腹側膣壁を分離します。尿道と膣壁の間にハサミを通して尿路と生殖器を分けてください。(J–K)尿道の遠位端を皮膚に接着して切り離してください。(左)解離されたメスの下部尿路(FLUT)の画像、膀胱と尿道が示されています。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

図2:尿道上皮の単離および単細胞懸濁液の準備。 (A) 尿道の上皮および間質区画の酵素的消化および機械的分離、そして単細胞消化を描いた概略図。(B) 女性の下部尿路の余分な脂肪を除去すること。(C–F)尿道を膀胱の首部から切り離し、尿道と膀胱を分離します。次に細いハサミで尿道を二つに切ります。(G) 尿道断片を1xHBSS溶液で洗浄し、100ミクロンのフィルターをかけます。(H) 尿道組織断片を1%のトリプシン溶液に移す。冷蔵室のサンプルローテーターでキュベートします。MgCl₂とDNase Iを同じチューブに加えます。サンプルローターのハイブリッドオーブンで37°Cで培養します。(I–J)尿道断片の長さに沿って細かい鉗子で優しく絞って上皮を分離します。(K) 組織を細かいハサミで小さな断片に刻む。挽いた上皮組織をアキュターゼ分解液に移し、サンプルローテーターのハイブリダイゼーションオーブンで37°Cで培養します。(L) 上皮細胞を数え、血液細胞計を用いたトリパンブルーを用いて生存可能性を評価します。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

図3:尿道上皮および間質区画からの単細胞懸濁を評価するフローサイトメトリー。 フローサイトメトリーは、マウス尿道(A)上皮および(B)間質区画の単細胞製剤で実施されました。生細胞はゴーストダイV450で染色された死細胞を排除するためにゲートが施されました。生細胞はCD45(汎免疫マーカー)、CD326/EPCAM(汎上皮マーカー)、F4/80(マウスマクロファージマーカー)の発現を評価しました。データは、5〜6匹のマウスプールで上皮および間質サンプルを生成するために実施された2つの独立した実験を代表しています。略語;SSC-A = 側散乱ピーク面積;FITC = フルオレセイン・イソチオシアネート;APC = アロフィコシアニン;PE = フィコエリスリン。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

図4:尿道上皮オルガノイドの組織学および免疫染色。 (A) 尿道上皮オルガノイド生成のワークフローを示す回路図。(B–G)異なる試験官増殖日の単一細胞から生成された尿道上皮オルガノイド(UEO)の代表的な明視野顕微鏡写真。ヘマトキシリンおよびエオシン(H&E)で染色された(H)中空および(I)固形尿道上皮オルガノイド(UEO)の代表的な明視野画像。(J) 3つの独立した実験で生成されたオルガノイドタイプの定量化。誤差バーは平均の標準誤差を表します。(K)中空型および(L)固形尿道上皮オルガノイド(UEO)の代表画像で、上皮マーカーKRT13(基底上皮マーカー)、KRT5(基底上皮マーカー)、P63(基底上皮マーカー)で免疫染色されています。単一の蛍光チャンネルを描いた画像は、K'、K''、K'''、L''、L'、L'に示されています。(M)中空および(N)固形尿道上皮オルガノイド(UEO)の代表画像で、上皮マーカーKRT4(基底上皮マーカー)およびKRT5(基底上皮マーカー)で免疫染色されています。単一の蛍光チャンネルを描いた画像はM'、M''、N'、N"に示されています。(O) 近位および遠位尿道の解離図。(P) 近位および遠位尿道から生成されたオルガノイドタイプの定量化を、2つの独立した実験で実施。6日目の尿道上皮オルガノイド(UEO)の代表的な明視野顕微鏡写真。これは(Q)近位尿道および(R)遠位尿道から分離された上皮から生成されたもの。完全な尿道から生成されたオルガノイドのデータは、3〜5匹のマウスを対象に3つの独立した実験を代表しています。(S) 近位尿道および遠位尿道から生成されたオルガノイドのデータは、3〜4匹のマウスを対象に実験ごとに実施された2つの独立した実験の代表です。核はDAPI(青)で標識されています。(スケールバー、100μM)設計図はBioRenderとAdobe Illustratorで作成。BioRenderで作成。ビノイ・ジョセフ、D.(2026年)https://BioRender.com/jvf17v7 この図の拡大版を見るにはこちらをクリックしてください。

図5:尿道上皮シートの全額免疫染色。 (A) 最適な切断培地で成虫メスの尿道を10ミクロン凍結した切片で、マウスのマクロファージマーカーF4/80(赤)および上皮性タンパク質E-カデリン/CDH1(緑)の免疫染色が示されています。(A')は(A)の挿入部分のズーム表示を表します。(B) 分離尿道上皮シートの全着着染色手順を示す回路図。単離された雌マウス尿道上皮内膜の全量免疫染色を、マウスマクロファージマーカーF4/80(赤)および上皮タンパク質E-カデリン/CDH1(緑)に対する抗体を用いて実施しました。(C) 統合されたビューの代表画像。(D) 赤いチャネルの直交最大強度投影でマクロファージの組織を示します。(E–F)上皮と関連するマクロファージをズームインして見た。白スケールバー、50μM。グレースケールバー、500μM。データは4〜5匹のマウスプールで行われた2つの独立した実験を代表しています。回路図はBioRenderおよびAdobe Illustratorで作成。BioRenderで作成。ビノイ・ジョセフ、D.(2026年)https://BioRender.com/tjh9opk この図の拡大版を見るにはこちらをクリックしてください。
補足表1:HBSS1回の調製(Ca、Mgなし)。このファイルをダウンロードするには、こちらをクリックしてください。
補足表2:1xsHBSAおよび1%トリプシン溶液の調製。このファイルをダウンロードするには、こちらをクリックしてください。
補足表3:セル/フロー染色バッファーの準備。このファイルをダウンロードするには、こちらをクリックしてください。
補足表4:尿道上皮オルガノイドのオルガノイド拡張培地の調製。このファイルをダウンロードするには、こちらをクリックしてください。
補足表5:馬用ブロッキングバッファーの準備。このファイルをダウンロードするには、こちらをクリックしてください。
補足ファイル1:尿道上皮および2つの独立した実験の間質区画から単一細胞で実施されたフローサイトメトリー実験の細胞数。このファイルをダウンロードするには、こちらをクリックしてください。
補足図1:成虫メスの尿道上皮と尿道上皮オルガノイドの比較。 (A) 成虫雌マウス尿道上皮、(B) 中空尿道上皮オルガノイド、(C) 上皮マーカーKRT13(基底上皮マーカー)、KRT5(基底上皮マーカー)、P63(基底上皮マーカー)で免疫染色された固形尿道上皮オルガノイド(UEO)の代表画像。単一の蛍光チャンネルを描いた画像はA'、A''、A'''、B'、B''、B'、C'、C'、C'''に示されています。代表的な画像は、(D) 成虫雌マウスの尿道上皮、(E) 中空の尿道上皮オルガノイド、(F) 上皮マーカーKRT4(基底上皮マーカー)およびKRT5(基底上皮マーカー)で免疫染色された固形尿道上皮オルガノイド(UEO)の画像。単一の蛍光チャンネルを描いた画像はD'、D''、E''、E''、F'、F"で示されています。3つの独立した実験を代表するデータで、各実験に3〜4匹のマウスを対象に実施されました。核はDAPI(青)で標識されています。(スケールバー、100μM)このファイルをダウンロードするには、こちらをクリックしてください。
体内の上皮障壁は宿主の防御に極めて重要です。これらは複数の上皮細胞タイプとそれに伴う常駐免疫細胞を持つ専門的な区画です。上皮バリアは発生過程で変化し、しばしば微生物叢や環境曝露に応じて宿主防御遺伝子発現を獲得します。上皮の完全性や遺伝子発現の欠損は宿主防御に影響を与える可能性があります15。上皮組織を単独で研究することで、トランスクリプトムのシグネチャーを理解し、細胞間接触や上皮の完全性を調査することが不可欠です。現在、メスのマウスから尿道上皮組織を分離するために最適化された詳細な方法は記載されていません。膀胱上皮は機械的分離のみで分離可能ですが、尿道上皮は尿道の間質管内に存在し、上皮組織を分離するために酵素的分離と機械的分離の組み合わせが必要です。
ここでは、著者らはメスのマウスの尿道腔から上皮シートを分離するための最適化された方法を提示します。この方法は、フローサイトメトリー、オルガノイド培養、免疫染色などの下流応用向けに、尿道上皮細胞の高生存率単一細胞懸濁液の生成に利用できます。この手法の単一細胞RNAシーケンスワークフローとの互換性は、同じグループ5によって以前に実証されています。改良とさらなる最適化により、ここで提示されたプロトコルは、他の管状器官から上皮組織を抽出し、下流の応用に適応させることができます。
プロトコルの重要なステップは、成体の雌マウス尿道全長を慎重に解剖することで、近位軸と遠位軸に沿った地域差の研究を可能にします。その後、プロトコルでは穏やかな酵素的消化を用いて尿道の上皮内膜を周囲の間質から緩めます。酵素による消化により、鉗子の間の尿道管を優しく絞って上皮組織を解放し、上皮を緩めて機械的に分離できるようにします。研究者たちは、免疫染色や下流単細胞分離のためのシートとして高い生存率(>80%)の尿道上皮を分離できるように、トリプシン消化のタイミングを慎重に最適化しました(図3、補足ファイル1)。尿道上皮の単細胞消化により、尿道上皮分離株の上皮細胞の80〜90%が明らかになりました。以前の研究によると、この調製物に含まれる非上皮細胞は主に上皮関連免疫細胞と血管内皮5で構成されています。現在の単細胞分離法は、低ゲージ針吸引による機械的破壊や穏やかな溶解による赤血球の除去により、フローサイトメトリーや単細胞RNAシーケンスなどの後流応用において高品質な単一細胞懸濁液を生み出します。
結果は、この方法がコンパートメント特異的免疫細胞の濃縮に用いられることを示しています(図3)。近位尿道と遠位尿道から分離された上皮も別々に研究可能です。さらに、著者らは、単離された上皮細胞がこれまで記載されていなかった尿道オルガノイドの生成にも利用できることを示しました(図4)。これらの結果は、女性尿道におけるオルガノイド生成能力の地域的ばらつきも示しています。著者の最近の研究では、メスのマウス尿道5における上皮遺伝子発現と免疫細胞組織の近位-遠位間に違いが示されていますが、本研究では近位尿道上皮細胞は遠位尿道から分離された上皮よりもオルガノイド数が少ないことが示されています(図4)。近位尿道と遠位尿道への空間的区分の制約の一つは、解離時にこれら二つの領域を区別できる解剖学的ランドマークが存在しないことです。本研究では、著者らは尿道の長さを半分に分けて近位区画と遠位区画を得ています。ここで述べた上皮分離法は、近位尿道上皮と遠位尿道上皮の遺伝子発現および細胞組成の違いをさらに特徴付けるために用いられます。
ここで提示された最適化されたプロトコルはアクセス可能で再現可能ですが、いくつかのステップには練習と慎重なキャリブレーションが必要です。特に、ここで示す解離法では、恥骨結合の下から尿道管を慎重に抜き、尿道全体を保持する必要があります。さらに、解離後は背側尿道壁に付着した膣組織を除去する際に注意が必要です。膀胱頸部周辺の脂肪は、単細胞RNAシーケンスなどの下流応用時に脂肪細胞汚染を減らすために慎重に除去する必要があります。さらに、トリプシンの消化は酵素の各バッチごとに慎重に最適化され、消化が安定するように調整されるべきです。組織の過剰消化は細胞の生存能力を損なう可能性があります。著者らはトリプシン消化の時間を慎重に最適化しており、4°Cおよび37°Cでのインキュベーションステップは15〜30分の時間窓とされています。 使用する酵素のバッチによってさらに最適化が可能です。また、効率的な単細胞消化のために組織を小さく刻むことも重要です。著者らは、アキュターゼを単細胞消化のために用いており、これにより穏やかな解離が得られる。細胞の生存能力が低下した場合、アキュターゼの培養時間を短縮することができます。さらに、著者らは細胞生存率を高めるためにアキュターゼ消化混合物にロック阻害剤を含んでいます。DNase消化は、死んだ細胞や死にかけている細胞から放出された細胞外DNAを消化することで細胞凝集を減らすために推奨されます。著者らはまた、フローサイトメトリーや単細胞RNAシーケンスなどの後流結果を妨げる赤血球汚染を減らすために赤血球溶解バッファーの使用を推奨しています。
ここで示す上皮分離法の制約の一つは、メスのマウス尿道に最適化されていることです。オスのマウス尿道は解剖学的により複雑で、上皮構造が近位尿道から遠位尿道へと変化します。さらに、この方法は尿道腔内壁の上皮細胞のみを分離できます。尿道分泌腺は短い上皮管を介して尿道腔に接続されており、これらは間質組織に埋め込まれているため単独で分離できません。代わりに、これらの上皮構造は尿道上皮内膜を分離した後に残る間質区画で増殖します(図3)。
これらの限界にもかかわらず、この方法は尿道上皮構造に関する重要な知見をもたらし、原位上皮関連マクロファージの可視化を通じて上皮関連免疫細胞のさらなる研究を可能にします。この方法はすでに尿道上皮および関連する免疫細胞の細胞異質性を特定するための単細胞RNAシーケンシングワークフローと互換性があることが示されています5。さらに、近位および遠位尿道から上皮を分離する能力により、尿道の空間的差異の理解が可能となります。重要なのは、上皮細胞消化法が生存可能な単一細胞を生成し、宿主と病原体の相互作用や尿道の上皮生物学の研究に役立つ尿道上皮オルガノイドを生成できることです。全体として、これらの手法は尿道上皮生物学のより深い研究を可能にするツールキットを補完します。
著者同士には競合する利害関係はありません。この記事ではAIツールは一切使用されていません。
バンガロール生命科学クラスター(BLiSC)国立生物科学センター(NCBS)の動物ケア・リソースセンターのご尽力に感謝いたします。写真制作において、BRIC-inStemのコミュニケーションオフィスであるYousuf Khanに感謝します。AxioObserver顕微鏡とApotomeへのアクセスをいただいたスダルシャン・ガダダール博士に感謝いたします。この研究は、DBT/ウェルカム・トラスト・インディア・アライアンス若手キャリアフェローシップ(参照:IA/E/21/1/506274)からD.B.J.およびインド政府バイオテクノロジー省(DBT)の支援を受けました。inStemへの機関的コアファンドも提供しました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| #5 ファインフォースプヤスク | |||
| 10% 中性緩衝ホルマリン | Sigma Aldrich | HT501128 | |
| 10X HBSS | Sigma Aldrich | H4641 | |
| 12ウェルプレート | Corning | 3513 | |
| 30ミクロンプレセパレーションフィルター | Miltenyi Biotec | 130-041-407 | |
| A83-01 | Sigma Aldrich | SML0788 | |
| Accutase | Sigma Aldrich | SCR005 | |
| Adobe Illustrator | Adobe | 図のパネルを作成するために | |
| Adobe Photoshop | Adobe | 図のパネルを作成するために | |
| Advanced DMEM/F12 | Gibco | 12634010 | |
| 抗生物質/抗真菌薬 | Sigma Aldrich | A5955 | |
| 抗CD326(EpCAM) | Invitrogen | 17-5791-82 | フローサイトメトリー用、1:20希釈 |
| 抗CD45 | Tonbo | 35-0451-U100 | フローサイトメトリー用、1:20希釈 |
| 抗CDH1(ウサギ) | Cell Signalling Technology | 3195S | 1:200希釈 |
| 抗F4/80 | Tonbo | 50-4801-U100 | フローサイトメトリー用、1:20希釈 |
| 抗F4/80(ラット) | Invitrogen | 14-4801-82 | 1:200希釈 |
| 抗ケラチン13(ウサギ) | Abcam | ab92551 | 1:200希釈 |
| 抗ケラチン4(マウス) | Abcam | ab9004 | 1:200希釈 |
| 抗ケラチン5(チキン) | Biolegend | 905904 | 1:800希釈 |
| 抗ケラチン5(ウサギ) | Cell Signaling Technology | 71536 | 1:200希釈 |
| 抗p63(マウス) | Biocare medical | CM163A | 1:200希釈 |
| Axioobserver 7 | Zeiss | 431007-9904-000 | |
| B27サプリメント | Invitrogen | 12587010 | |
| ウシ血清アルブミン(BSA)、フラクションV | Genetix | PG-2330 | |
| CD-1マウス | Charles River, USA | Crl:CD1(ICR) | |
| Cultrex BME | R&D systems | 3445-005-01 | |
| DAPI溶液 | Sigma Aldrich | D5942 | |
| D-グルコース | Qualigens | Q15405 | |
| ジメチル硫酸(DMSO) | Himedia | MB058 | |
| 二水素酸化ナトリウム(Na2HPO4) | Qualigens | Q15825 | |
| DNase I | Sigma Aldrich | 10104159001 | |
| ドニキー抗チキンIgG(H+L)(AF488) | Jackson Immunoresearch | 703-545-155 | 1:500希釈 |
| ドニキー抗マウスIgG(H+L)(AF488) | Jackson Immunoresearch | 715-545-151 | 1:500希釈 |
| ドニキー抗マウスIgG(H+L)(AF594) | Jackson Immunoresearch | 715-585-151 | 1:500希釈 |
| ドニキー抗ウサギIgG(H+L)(AF594) | Jackson Immunoresearch | 711-585-152 | 1:500希釈 |
| ドニキー抗ウサギIgG(H+L)(AF647) | Jackson Immunoresearch | 711-605-152 | 1:500希釈 |
| ドニキー抗ラットIgG(H+L)(AF647) | Jackson Immunoresearch | 712-605-153 | 1:500希釈 |
| ドニキー抗ラットIgG(H+L)(AF594) | Jackson Immunoresearch | 712-585-153 | 1:500希釈 |
| EGF | PeproTech | AF-315-09 | |
| エオシン | Himedia | GRM938 | |
| エタノール | Supelco | 1.00983 | |
| Eukittマウンティングメディア | Sigma Aldrich | 3989 | |
| FGF10 | PeproTech | 450-61 | |
| フィルターキャップ仕分けチューブ | Falcon/Corning | 352235 | |
| Ghost Dye™ Violet 450 | Tonbo biosciences | 13-0863-T100 | |
| Glutamax | Invitrogen | 35050061 | |
| 無水グリセロール | Merck | DA1P692899 | |
| ヘマトキシリン | Polysciences | 24243 | |
| HEPES | Gibco | 15630080 | |
| ホース血清 | Gibco | 26050088 | |
| Kaluza分析 | Beckman Coulter | Kaluza Analysis 2.4 | フローサイトメトリーデータの分析 |
| 塩化マグネシウム(MgCl2) | Qualigens | Q15535 | |
| マウスTruStain FcX(抗マウスCD16/32) | Biolegend | 101320 | |
| N-アセチルシステイン | Sigma Aldrich | A9165 | |
| ニコチンアミド | Sigma Aldrich | N0636 | |
| Noggin | PeproTech | AF-250-38 | |
| n-プロピルガレート | Sigma Aldrich | P3130 | |
| パラフィンワックス | Qualigens | Q19215 | |
| 塩化カリウム(KCl) | Qualigens | Q13305 | |
| 二水素酸カリウム(KH2PO4) | Qualigens | 19465 | |
| プリモシン | Invivogen | ant-pm-05 | |
| RBC溶解バッファー(10X) | Tonbo biosciences | TNB-4300-L100 | |
| レチノイン酸 | Sigma Aldrich | R2625 | |
| Rocki(Y-27632) | Cell Signalling Technology | 13624S | |
| R-spondin 1 |
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